一种高温多元熔盐在线测试系统的制作方法

1.本实用新型属于熔盐测试设备领域，特别涉及一种高温多元熔盐在线测试系统。


背景技术：

2.在储能技术中，化学储能表现优异，储能密度高，但是受限于储能材料导热性能差，无法直接参与换热的缺点，很难直接应用于供热供蒸汽领域，而电储能密度低且成本高昂，不宜大规模利用。熔盐储能作为显热储能的一种，正处于大规模推广的阶段。由于熔盐的优良特性，在中高温供蒸汽领域，熔盐储能优势巨大。但熔盐的储热性能受限于其工作温度及循环次数，若环境温度高于其温度上线，混合盐内的化合物可能出现热分解导致熔盐成分出现变化，而在高温多次循环后，熔盐成分也同样会出现变化。
3.目前常用的多元熔盐成分检测法为重量法或容量法，需要将待测试样磨碎后用水溶解，与检测剂在水溶液中发生化学反应，形成沉淀，将沉淀转移烘干后，根据已有化合物质量分数计算其成分比例，该方法测量结果准确，重复性好，但检测的前提需要等待熔盐冷却成为固体后再将其溶解，除了等待时间长以外，此方式也无法在熔盐高温工作时完成在线检测，因此无法实时了解熔盐在高温下成分变化。


技术实现要素：

4.为了解决现有的多元熔盐的成分检测技术无法实现在线检测的问题，本实用新型提出了一种高温多元熔盐在线测试系统，具有检测速度快，检测结果准确，安全性高，检测成分类别广等优点。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种高温多元熔盐在线测试系统，包括高温熔盐罐、热电偶和激光检测装置；所述的热电偶安装在高温熔盐罐内部，用于测量高温熔盐罐内的高温熔盐实时温度；
7.所述的激光检测装置包括外置式激光检测仪和浸入式激光检测仪，所述的外置式激光检测仪安装在高温熔盐罐内的顶部，位于高温熔盐液面的上方；所述的浸入式激光检测仪包括测试管、第二光学系统、电极液位计和惰性气体压力罐，所述的测试管浸入高温熔盐罐中的高温熔盐内部，电极液位计安装在测试管的前端，测试管的后端封闭，第二光学系统安装在测试管的内部，惰性气体压力罐与测试管内部连通。
8.作为本实用新型的优选，所述的第二光学系统包括第二激光器、第二激光反射镜、第三聚焦透镜、第二荧光反射镜、第四聚焦透镜、第二光纤和第二光谱仪；所述的第二激光器发射的激光经第二激光反射镜反射后进入第三聚焦透镜，将激光聚焦在待测物面上，由待测物面发射的荧光经第二荧光反射镜反射后进入第四聚焦透镜，聚焦后的荧光通过第二光纤传输至第二光谱仪。
9.作为本实用新型的优选，所述的待测物面的高度高于安装在测试管端部的电极液位计的高度。
10.作为本实用新型的优选，所述的惰性气体压力罐的出气口设有压力计。
11.作为本实用新型的优选，所述的浸入式激光检测仪还包括第二数据处理器，所述的第二数据处理器与第二光谱仪、压力计、电极液位计、第二激光器和惰性气体压力罐相连。
12.作为本实用新型的优选，所述的外置式激光检测仪包括第一激光器、第一激光反射镜、第一聚焦透镜、第一荧光反射镜、第二聚焦透镜、第一光纤和第一光谱仪；
13.所述的第一激光器发射的激光经第一激光反射镜反射后进入第一聚焦透镜，第一荧光反射镜，透过第一荧光反射镜的激光经由第一聚焦透镜聚焦至待检测熔盐表面，由待检测熔盐表面发射的荧光返回第一聚焦透镜，并聚焦至第一荧光反射镜，由第一荧光反射镜反射的荧光再次由第二聚焦透镜聚焦，聚焦后的荧光通过第一光纤传输至第一光谱仪。作为本实用新型的优选，所述的外置式激光检测仪还包括第一数据处理器，所述的第一数据处理器与第一光谱仪、第一激光器相连。
14.作为本实用新型的优选，所述的高温熔盐罐连接循环加热装置，所述的循环加热装置包括高温熔盐泵、熔盐电加热器和高温熔盐进盐口，所述的高温熔盐泵竖直置于高温熔盐罐内，用于将高温熔盐泵出；高温熔盐进盐口位于高温熔盐罐底部，熔盐电加热器的进盐口与高温熔盐泵的出盐口相连，熔盐电加热器的出盐口与高温熔盐进盐口连接。
15.本实用新型具备的有益效果：本实用新型提出的高温多元熔盐在线测试系统采用了激光诱导击穿光谱技术，不需要对待测高温多元熔盐进行样本预处理，可以直接对待测熔盐进行分析，不受限于高温，其检测速度快，检测精度高，可实现在不同温度下对待测熔盐进行非接触测量；此外，本实用新型结合了浸入式激光检测仪和外置式激光检测仪，可以同时检测熔盐表面以及熔盐罐内部的成分分布，能够获得高温下熔盐罐内不同位置处熔盐成分的变化情况。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例示出的一种高温多元熔盐在线测试系统的结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例示出的外置式激光检测仪的结构示意图；
18.图3为本实用新型实施例示出的浸入式激光检测仪的结构示意图；
19.图中，1高温熔盐罐、1-1高温熔盐泵、1-2熔盐电加热器、1-3高温熔盐进盐口；2热电偶；3-1外置式激光检测仪、3-1-1第一激光器、3-1-2第一激光反射镜、3-1-3第一聚焦透镜、3-1-4第一荧光反射镜、3-1-5第二聚焦透镜、3-1-6第一光纤、3-1-7第一光谱仪、3-1-8第一数据处理器、3-2浸入式激光检测仪、3-2-1第二激光器、3-2-2第二激光反射镜、3-2-3第三聚焦透镜、3-2-4第二荧光反射镜、3-2-5第四聚焦透镜、3-2-6第二光纤、3-2-7第二光谱仪、3-2-8电极液位计、3-2-9压力计、3-2-10惰性气体压力罐、3-2-11第二数据处理器、3-2-12测试管；4计算机。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
21.参考说明书附图1，本实施例公开了一种高温多元熔盐在线测试系统，包括高温熔盐罐1、热电偶2、外置式激光检测仪3-1和浸入式激光检测仪3-2。
22.其中，高温熔盐罐用于储存熔盐，熔盐罐内存放熔盐温度约在400-700℃，熔盐罐要求耐腐蚀性好，耐热性高，导热率低，密度小。本实施例中，熔盐罐罐壁及罐顶选用s31603(硅酸铝纤维毡)材料，罐底采用钢衬板、绝热耐火砖、泡沫玻璃材料。
23.热电偶用于检测熔盐罐内高温熔盐实时温度，将热电偶插入高温熔盐中。本实施例中，热电偶选用铠装型热电偶，具有动态响应快，机械强度高等优点，热电偶需包裹导热性良好，性质稳定的保护管材料。热电偶的数量不限。
24.激光检测系统，包括外置式激光检测仪3-1和浸入式激光检测仪3-2，用于检测高温熔盐的成分。外置式激光检测仪3-1和浸入式激光检测仪3-2使用激光诱导击穿光谱(libs)技术，该技术原理是基于高功率脉冲激光与物质相互作用产生瞬态等离子体，通过分析等离子体发射光谱中原子离子特征谱线，实现对待测物定性与定量分析，具有无需制备样品，分析时间快，可实现非接触、多元素的快速分析。
25.所述的外置式激光检测仪3-1安装在高温熔盐罐1内的顶部，位于高温熔盐液面的上方。
26.在本实用新型的一项具体实施中，如图2所示，外置式激光检测仪3-1包括第一激光器3-1-1、第一激光反射镜3-1-2、第一聚焦透镜3-1-3、第一荧光反射镜3-1-4、第二聚焦透镜3-1-5、第一光纤3-1-6和第一光谱仪3-1-7。第一激光器3-1-1用于发射脉冲激光，所述的第一激光器3-1-1发射的激光经第一激光反射镜3-1-2反射后进入第一聚焦透镜3-1-3，由第一聚焦透镜3-1-3聚焦至待检测熔盐表面，所述的第一聚焦透镜3-1-3用于将脉冲激光聚焦至所选液面点，聚焦可以提高激光的能量。待检测熔盐表面在脉冲激光击中熔盐后产生瞬态等离子体，发射的荧光返回第一荧光反射镜3-1-4后，由第一荧光反射镜3-1-4反射的荧光由第二聚焦透镜3-1-5聚焦，聚焦后的荧光通过第一光纤3-1-6传输至第一光谱仪3-1-7，光谱仪接收来自光纤的荧光信号。
27.所述的第一光谱仪3-1-7、第一激光器3-1-1连接第一数据处理器3-1-8，由第一数据处理器3接收并处理采集到的数据。
28.所述的浸入式激光检测仪3-2包括测试管3-2-12、第二光学系统、电极液位计3-2-8和惰性气体压力罐3-2-10，所述的测试管浸入高温熔盐罐1中的高温熔盐内部，电极液位计3-2-8安装在测试管的前端，测试管的后端封闭，第二光学系统安装在测试管的内部，惰性气体压力罐3-2-10与测试管内部连通。
29.在本实用新型的一项具体实施中，如图3所示，所述的第二光学系统包括第二激光器3-2-1、第二激光反射镜3-2-2、第三聚焦透镜3-2-3、第二荧光反射镜3-2-4、第四聚焦透镜3-2-5、第二光纤3-2-6和第二光谱仪3-2-7；第二激光器3-2-1用于发射脉冲激光，所述的第二激光器3-2-1发射的激光经第二激光反射镜3-2-2反射后进入第三聚焦透镜3-2-3，将激光聚焦在待测物面上，由待测物面发射的荧光经第二荧光反射镜3-2-4反射后进入第四聚焦透镜3-2-5，聚焦后的荧光通过第二光纤3-2-6传输至第二光谱仪3-2-7。
30.上述中的待测物面指的是位于测试管内的高温熔盐液面，在惰性气体的压力下，测试管内的高温熔盐液面高度可调，在测试过程中，需要调节测试管内的高温熔盐液面与第三聚焦透镜3-2-3的聚焦物面重合，此时，测试管内的高温熔盐液面的高度需要高于安装在测试管端部的电极液位计3-2-8的高度，即电极液位计浸入熔盐内，以便于电极液位计对液面高度进行测量。本实施例中，在惰性气体压力罐3-2-10的出气口设有压力计3-2-9，用
于测量惰性气体的压力，用于进一步控制测试管内的高温熔盐液面。
31.所述的第二光谱仪3-2-7、压力计3-2-9、电极液位计3-2-8、第二激光器3-2-1和惰性气体压力罐3-2-10连接第二数据处理器3-2-11，由第二数据处理器接收并处理采集到的数据。
32.第二光学系统如上述外置式激光检测仪的工作原理。浸入式激光检测仪与外置式激光检测仪不同之处在于，浸入式激光检测仪利用脉冲激光对待测物质进行击穿时需要考虑如何保持待测熔盐液面，使第二光学系统不会浸入到熔盐内。电极液位计3-2-8利用物料的导电性能测量液位的高低，将获得的参数输入数据处理器3-2-11中，处理器通过管道内压力调整熔盐液面高低，管道内压力通过惰性气体压力罐3-2-10控制，压力计3-2-9能够显示目前管道内压力。
33.第一数据处理器、第二数据处理器获取的数据以及热电偶获得的熔盐温度信息传输至计算机4进行后续处理，用于进一步得到熔盐温度与熔盐成分的关系，为研究熔盐物理、化学性质提供帮助。
34.在本实用新型的一项具体实施中，所述的高温熔盐罐1连接循环加热装置，所述的循环加热装置包括高温熔盐泵1-1、熔盐电加热器1-2和高温熔盐进盐口1-3，所述的高温熔盐泵1-1竖直置于高温熔盐罐1内，用于将高温熔盐泵出；高温熔盐进盐口1-3位于高温熔盐罐1底部，熔盐电加热器1-2的进盐口与高温熔盐泵1-1的出盐口相连，熔盐电加热器1-2的出盐口与高温熔盐进盐口1-3连接。在工作过程中，高温熔盐泵1-1将熔盐罐中的高温熔盐泵出，高温熔盐泵1-1出口连接至熔盐电加热器1-2进盐口，高温熔盐在熔盐电加热器1-2中进一步增温，熔盐电加热器1-2出口连接至高温熔盐进盐口1-3，加热后的熔盐通过高温熔盐进盐口均匀进入高温熔盐罐1等待测试，通过循环加热装置，可以根据研究计划灵活地调整熔盐的温度，同时在线完成熔盐成分的检测。
35.本实用新型未尽事宜为公知技术。
36.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。对本实用新型的改型、变换都在权利要求范围内。